Действие фильма разворачивается с 12 февраля по 24 марта 1945 года, незадолго до капитуляции Германии во Второй мировой войне. Герой фильма, штандартенфюрер Макс Отто фон Штирлиц, советский разведчик, работающий в центральном аппарате СД, получает задание выяснить, кто из высших руководителей Рейха ведёт сепаратные переговоры о перемирии с США и Великобританией. Работа Штирлица в СД вызывает подозрения у начальника РСХА Кальтенбруннера, и он поручает Гестапо провести в отношении Штирлица тщательную негласную проверку.